數(shù)控機床夾具設計本科畢業(yè)設計(論文)

1、西 京 學 院 本科畢業(yè)設計本科畢業(yè)設計( (論文論文) ) 題目：題目：數(shù)控機床夾具設計數(shù)控機床夾具設計 教學單位：教學單位： 西京學院 專專 業(yè)：業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學學 號：號： 姓姓 名：名： 指導教師：指導教師： 2012 年 04 月 摘摘 要要 夾具是機械制造工藝系統(tǒng)的必要組成部分，特別是在批量生產中，為了提高生產 效率，保證加工質量，夾具的使用更是必不可少。夾具主要由定位件、夾緊件、夾具 體三部分構成，在加工中起到定位與夾緊的作用。夾具的設計依照加工工序的要求， 一般按定位、夾緊的順序完成。本論文是結合目前實際生產中，常常發(fā)現(xiàn)僅用通用夾 具不能滿足生產要求，用通用夾具

2、裝夾工件生產效率低勞動強大，加工質量不高，而 且往往需要增加劃線工序，而專門設計的一種機床夾具，主要包括夾具的定位方案， 夾緊方案、對刀方案，夾具體與定位鍵的設計及加工精度等方面的分析。 該夾具有良好的加工精度，針對性強，主要用于撥叉零件銑槽工序的加工。本夾 具具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代機床夾具所要求的高效化和精密化的特點，可以有效的 減少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產力，從而可以有效地減輕 工人的勞動強度和增加勞動效率。因此對夾具知識的認識和學習，在今天顯得尤為重 要起來。 關鍵詞：關鍵詞：高效 制造 機床夾具 abstract fixture is the mechanic

3、al manufacturing process a necessary part of the system, especially in batch production, in order to improve production efficiency and guarantee the processing quality, the use of fixture is indispensable. mainly by positioning a fixture, clamping pieces, clip concrete is composed of three parts, in

4、 the processing of orientation and clamping play a role. the design of fixture in accordance with the requirements of processing operations, according to the general orientation, clamping order completed. this thesis is to combine the actual production, often found only in general can not meet the p

5、roduction requirements, fixture with general clamping work-piece jig low labor productivity, quality is not high, and often need to increase crossed, specially designed a kind of milling fixture, mainly including the positioning jig, clamping, to plan, and specific design and machining precision of

6、key aspects of analysis. the clip has good machining precision and pertinence, mainly used for gearshift forks slot lathing parts of the processing procedure. this fixture is clamping force device, the machine tools fixture with modern requirements of precision and efficiency of the characteristic,

7、can effectively reduce the processing time and auxiliary time of basic, greatly improving the labor productivity, which can effectively reduce the labor intensity and increase the work efficiency. so the understanding and knowledge of fixture in learning, today is particularly important. key words：

8、efficient manufacturing milling fixtur 目 錄 1 1 . .緒緒 論論.1 1.1 機床夾具設計概述.1 1.2 課題的目的及意義.1 1.3 國內外文獻綜述.1 1.3.1 國內機床夾具的發(fā)展歷史 .1 1.3.2 國外機床夾具的發(fā)展歷史 .2 1.3.3 國內外機床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 .2 1.3.4 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向.2 1.4 論文研究內容.3 2.2. 機床夾具設計機床夾具設計.4 2.1 夾具的概念.4 2.2 夾具的主要功能.4 2.3 機床夾具的分類.4 2.3.1 按夾具的通用特性分類 .4 2.3.2 按夾具動力源來分類 .5 2.

9、3.3 機床夾具的組成 .5 2.4 機床夾具結構.6 2.4.1 機床常用通用夾具的結構 .6 2.4.2 機床夾具的設計特點 .6 2.4.3 夾具裝夾工件的特點 .7 2.4.4 機床夾具的安裝.7 2.4.5 機床夾具的對刀裝置 .7 2.5 定位方案.8 2.5.1 定位方案的選擇 .8 2.5.2 常用定位元件及選用 .10 2.5.3 對定位元件的基本要求 .11 2.5.4 常用定位元件所能限制的自由度 .11 2.6 定位誤差分析.12 2.6.1 定位誤差產生的原因 .12 2.6.2 常見的定位方式中基準位移誤差 .13 2.6.3 定位誤差的合成 .14 2.6.4 六

10、點定位原理 .14 2.6.5 應用定位的幾種情況 .14 2.6.6 計算定位誤差 .15 3.3. 工件的夾緊工件的夾緊.16 3.1 夾緊裝置的組成.16 3.2 夾緊裝置的設計原則.16 3.3 定夾緊力的基本原則.17 3.3.1 夾緊力的方向 .17 3.3.2 夾緊力的作用點 .17 3.3.3 夾緊力的大小 .18 3.3.4 減小夾緊變形的措施 .18 3.4 夾緊方案.19 3.4.1 對刀方案 .20 3.4.2 夾具體與定位鍵 .20 3.4.3 夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求.20 3.5 夾具精度分析.21 結結 論論.23 致致 謝謝.24 參考文獻參考文獻.2

11、5 1 1 . .緒緒 論論 1.11.1 機床夾具設計概述機床夾具設計概述 夾具設計是金屬切削加工批量生產的重要環(huán)節(jié)，設計質量的高低直接影響到零件 的加工質量和效率。機床夾具是現(xiàn)代機械加工行業(yè)中不可缺少的重要工藝裝備之一。 機床夾具設計一般包括定位元件，夾緊裝置，夾具體，連接元件，對刀，導向元件等 設計。 1.21.2 課題的目的及意義課題的目的及意義 由于市場競爭激烈，因此必須在最短的時間內設計并制造出高效的夾具。如果每 個工件都使用一套專用夾具，特別是在小批量生產的情況時，夾具的設計，制造周期 相對較長，不但產品的生產周期長，而且零件的制造成本也會大幅度提高。綜合考慮 上述因素，設計一種

12、模塊式的萬能型銑鉆夾具勢在必行，它也可以用于加緊各種尺寸 和形狀的工件，加工質量高并且成本較低。 機床夾具是現(xiàn)代機械加工行業(yè)中不可缺少的重要工藝裝備之一。夾具是工藝裝備 的主要組合部分，在機械制造中占有重要地位。使用夾具可以提高工件的加工精度并 保證零件的互換性，提高勞動生產率，同時可以降低勞動強度，改善工人的勞動條件， 使用夾具還可以擴大現(xiàn)有機床的應用范圍，充分利用現(xiàn)有的設備資源。夾具對保證產 品質量，縮短產品試制周期等都具有重要意義。 1.31.3 國內外文獻綜述國內外文獻綜述 1.3.11.3.1 國內機床夾具的發(fā)展歷史國內機床夾具的發(fā)展歷史 我國國內的夾具始于 20 世紀 60 年代，

13、當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合家具 廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數(shù)個生產組合夾具元件的工廠。 在當時曾達到全國年產組合夾具元件 800 萬件的水平。20 世紀 80 年代以后，兩廠又各 自獨立開發(fā)了適合 nc 機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內的需 求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少 nc 機床、加工中心，而由國外 配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)在大都由國內配套，節(jié)約了大量外匯。 1.3.21.3.2 國外機床夾具的發(fā)展歷史國外機床夾具的發(fā)展歷史 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產國。當前國際上的夾具其他 企業(yè)均為中小企業(yè)，專用

14、夾具、可調整夾具主要接受本地區(qū)和國內訂貨，而通用性強 的組合夾具已逐步成熟為國際貿易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產值和貿易 額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的夾具，通常為機床的 1110$到 1115$,而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累 和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入 wto 和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商 務的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景！ 1.3.31.3.3 國內外機床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀國內外機床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 國際生產研究協(xié)會的計表明，目前，中、小批多品種生產的工件品種已占工件種 類總數(shù)的 85

15、%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的 需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等 生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企 業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 1020%左 右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（fms）等新加工 技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： （1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； （2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； （3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； （4）能

16、適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； （5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生 產率； （6）提高機床夾具的標準化程度。 1.3.41.3.4 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方 面。 1. 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部 件的國家標準：gb/t2148t225991 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具 的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 2.精密化 隨著機械產品精度的日益提高，

17、勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具 的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.1；用于精密車 削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5m。 3.高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率， 減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝 置的夾具等。例如，在機床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床 上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為 9000r/min 的條件下仍能牢固 地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相 應的高效、自動化夾具外，在數(shù)

18、控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工 件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 4.柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式 以適應可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和 尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、 模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾 具的柔性化程度，改變夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾 具發(fā)展的主要方向。 1.41.4 論文研究內容論文研究內容 本課題主要研究的內容是：1、對機床

19、夾具設計進行理論分析，了解其工作裝置、 結構特點等。2、通過分析確定夾具選擇方案，夾緊方案等。3、通過所選擇方案進行 夾緊裝置的設計。4、通過所設計的裝置進行夾具結構的相關參數(shù)的確定。 1.51.5 創(chuàng)新點創(chuàng)新點 2.2. 機床夾具設計機床夾具設計 2.12.1 夾具的概念夾具的概念 夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受加 工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。在我們實際生產中夾具的作 用是將工件定位，以使加工工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地 夾緊。 2.2.2 2 夾具的主要功能夾具的主要功能 在機床上加工工件的時候，必須用夾具裝

20、好夾牢所要加工工件。將工件裝好，就 是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是 對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。 從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。 工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度。 2.32.3 機床夾具的分類機床夾具的分類 機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造和管理的方便，往往按某 一屬性進行分類。 2.3.12.3.1 按夾具的通用特性分類按夾具的通用特性分類 目前中國常用夾具有通用夾具、夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等五大 類。 1 1通用

21、夾具通用夾具 通用夾具是指結構、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具。其優(yōu)點是適應性 強、不需要調整或稍加調整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。這類夾具已 商品化。如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、 電磁吸 盤等。采用這類夾具可縮短生產準備周期，減少夾具品種，從而減低生產成本。 其缺點是夾具的加工精度不高，生產力較低且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單 件小批量生產中。 2 2夾具夾具 夾具是針對某一工件的某一道工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。特點是 針對性強。適用與產品相對穩(wěn)定、批量較大的生產中，可獲得較高的生產率和加工精 度。 3 3可調夾具可調

22、夾具 夾具的某些元件可調整或可更換，已適應多中工件的夾具，稱為可調夾具。它 通用可調夾具和成組夾具兩類。 4 4組合夾具組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標準夾具零部件（或專用零部件）組裝成易于連接和 拆卸的夾具。根據(jù)被加工零件的工藝要求可以很快地組裝成夾具，夾具使用完畢，可 以方便地拆開。夾具主要應用在單件，中、小批多品種生產和數(shù)控加工中，是一種較 經(jīng)濟的夾具。 5 5自動夾具自動夾具 自動夾具一般分為兩種，一種為固定式夾具，它與夾具相似；另一種為隨行夾具， 使用中夾具隨工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加 工。 2.3.22.3.2 按夾具動力源來分類按夾具動力源

23、來分類 按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類。為減輕勞動強度和 確保安全生產，手動夾具應有擴力機構與自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液 壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。 上述各分類中：最常用的分類方法是，按通用，專用和組合進行分類。 2.3.32.3.3 機床夾具的組成機床夾具的組成 雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中， 作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些 組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。 1定位支承元件 定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主

24、要 功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。 2夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。 3連接定向元件 這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或導軌的相互位 置。 4對刀元件或導向元件 這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加 工 正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱 為導向元件。 5其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出 機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件。 6夾具體 夾具體是夾具的基

25、體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的 夾具體為鑄件結構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，形狀有回轉體形和底座形等形 狀。 上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。 2.42.4 機床夾具結構機床夾具結構 2.4.12.4.1 機床常用通用夾具的結構機床常用通用夾具的結構 機床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝 夾圓柱形工件。 機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用， 虎鉗體上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼?、螺母、絲桿（及方頭的）和緊固螺釘 可作為夾緊元件?；剞D底座和定位鍵分別起角度分度和夾

26、具定位作用。 2.4.22.4.2 機床夾具的設計特點機床夾具的設計特點 機床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對 刀裝置決定銑刀相對于夾具的位置。 2.4.32.4.3 夾具裝夾工件的特點夾具裝夾工件的特點 夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機床的正確 位置具有以下特點： 1.工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相 接觸而實現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。 2.由于夾具預先在機床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的） ，因此， 工件通過夾具對于機床也就占有了正確的位置。 3.通過夾具上的對刀

27、裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 4.裝夾基本上不受工人技術水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度。 5.裝夾迅速、方便，能減輕勞動強度，顯著地減少輔助時間，提高勞動生產率。 6.能擴大機床的工藝范圍。如鏜削圖機體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設 備，可設計一夾具在車床上加工。 綜上所述：夾具安裝方法簡單，不受技術水平影響，易操作。 2.4.42.4.4 機床夾具的安裝機床夾具的安裝 機床夾具在機床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在 設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺 寸已標準化，應按機床工作臺的 t 形槽尺寸選

28、定，它和夾具底座以及工作臺 t 形槽的 配合為 h7/h6、h8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。 作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個定位鍵嵌入到機床工作臺的同一條 t 形槽中， 再用 t 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩 個穿 t 形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設置兩個耳座，兩耳座的距離 要和機床工作臺兩個 t 形槽間的距離一致。 2.4.52.4.5 機床夾具的對刀裝置機床夾具的對刀裝置 機床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調整銑刀對夾具的相對位置，以便于進 行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的塊的結構，可以根據(jù)工件的具體加

29、工要 求進行選擇。相對位置能迅速而正確地對準，在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝置 是由對刀塊和塞尺等組成，其結構尺寸已標準化。各種對刀塊的結構，可以根據(jù)工件 的具體加工要求進行選擇。 2.52.5 定位方案定位方案 圖 2.1 所示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的機床夾具。根據(jù)工藝規(guī)程，在銑槽 之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬 16h11mm，槽深 8mm，槽的中 心平面與 25h7 孔軸線的垂直度公差為 0.08mm，槽側面與 e 面的距離 11 0.2mm， 槽底面與 25h7 孔軸線平行。 b c a e x z 圖 2.1 撥叉零件圖 2.5.12.5.1 定位方案的選

30、擇定位方案的選擇 如圖 2.2 所示，有三種定位方案可供選擇： a b c pp 圖 2.2 銑槽定位方案 方案 i：工件以 e 面作為主要定位面，用支承板 1 和短銷 2（與工件 25h7 孔配 合）限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現(xiàn)六點定位。為了提高工件的裝夾剛 度，在 c 處加一輔助支承，如圖 2.2（a）所示。 方案 ii：工件以 25h7 孔作為主要定位基面，用長銷 3 和支承釘 4 限制工件五 個自由度，另設置一防轉擋銷實現(xiàn)六點定位。在 c 處也加一輔助支承，如圖 2.2（b） 所示。 方案 iii：工件以 25h7 孔為主要定位基面，用長銷 3 和長條支承板 5 限制兩個

31、自由度，限制工件六個自由度，其中繞 z 軸轉動的自由度被重復限制了，另設置一防 擋銷。在 c 處也加一輔助支承，如圖 2.2（c）所示。 比較以上三種方案，方案 i 中工件繞 x 軸轉動的自由度由 e 面限制，定位基準與 設計基準不重合，不利于保證槽的中心平面與 25h7 孔軸線的垂直度。方案 ii 中雖 然定位基準與設計基準重合，槽的中心平面與 25h7 孔軸線的垂直度要求保證，但這 種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而是施加夾 緊力 p 時，支承釘 4 的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案 iii 中雖 是過定位，但若在工件加工工藝方案中，安排 2

32、5h7 孔與 e 面在一次裝夾中加工，使 25h7 孔與 e 面有較高的垂直度，則過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力 p 時， 工件的變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案 iii 較好。 對于防轉擋銷位置的設置，也是三種不同的方案，如圖 2.3 所示。 圖 2.3 擋銷的位置 當擋銷放在位置 1 時，由于 b 面與 25h7 孔的距離較進（230 -0.3mm） ，尺寸公 差又大，定位精度低。擋銷放在位置 2 時，雖然距 25h7 孔軸線較遠，但由于工件定 位是毛面，因而定位精度也較低。而當擋銷放在位置 3 時，距 25h7 孔軸線較遠，工 件定位面的精度較高（55h12）

33、，定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉矩。因 此，防轉擋銷應放在位置 3 較好。 綜上所述：選擇方案 iii 較好。 2.5.22.5.2 常用定位元件及選用常用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定 位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現(xiàn)工件 的六點定位。用定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選 擇。 1 1工件以平面定位工件以平面定位 （1）以面積較小的已經(jīng)加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙 不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時，可選用網(wǎng)狀支承釘 。 （2）以

34、面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，用 于面定位時用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。 （3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元 件。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個 支承點。 （4）以毛坯面作為基準平面，調節(jié)時可按定位面質量和面積大小分別選用可調支 承作定位元件。 （5）當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支 承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均 需重新調整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削

35、力的地方。 2 2工件以外圓柱定位工件以外圓柱定位 （1）當工件的對稱度要求較高時，可選用 v 形塊定位。v 形塊工作面間的夾角 常取 60、90、120三種，其中應用最多的是 90v 形塊。90v 形塊的典型結構 和尺寸已標準化，使用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。v 形塊結構有多種 形式，有的 v 形塊適用于較長的加工過的圓柱面定位；有的 v 形塊適于較長的粗糙的 圓柱面定位；有的 v 形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種 v 形塊底座采用鑄件，v 形面采用淬火鋼件，v 塊是由兩者鑲合而成。 （2）當工件定位圓柱面精度較高時（一般不低于 it8） ，可選用定位套或半圓形定 位座定位

36、。大型軸類和曲軸等不宜以整個圓孔定位的工件，可選用半圓定位座。 3 3工件以內孔定位工件以內孔定位 （1）工件上定位內孔較小時，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結構和尺 寸標準化，不同直徑的定位銷有其相應的結構形式，可根據(jù)工件定位內孔的直徑選用。 當工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。當工件圓孔端邊緣形狀精度較 差時，選用圓錐定位銷；當工件需平面和圓孔端邊緣同時定位時，選用浮動錐銷。 （2）在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便 于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當工件定位內孔與基準端面垂直精度較高時， 常以孔和端面聯(lián)合定位。因此，這類心軸通常是帶臺階

37、定位面的心軸，當工件以內花 鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸，當內孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設置鍵槽 配裝鍵塊；當工件內孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。 綜上：正確定位，必須選對定位基準。 2.5.32.5.3 對定位元件的基本要求對定位元件的基本要求 1.限位基面應有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精 度。 2.限位基面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和磨擦， 容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位 精度。 3.支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊 力和

38、切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損 壞。 4.定位元件應有較好的工藝性。定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝 配和更換。 5.定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀應有利于清除切屑， 以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。 2.5.42.5.4 常用定位元件所能限制的自由度常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基準面分為以下幾類： 1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（釘支承和板支承） ，自位支承，可調支 承和輔支承。 2.用于外圓柱面定位的定位元件：括 v 形架，定位套和半圓定位座等。 3.用于孔定位的定位元件：括定位

39、銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷） ，圓柱心軸和小 錐度心軸。 2.62.6 定位誤差分析定位誤差分析 六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與 不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不 完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位 置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有 關的誤差稱為定位誤差，用 d 表示。 在工件的加工過程中，產生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分， 為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差 t 的 1/51/3， 即： d(1/

40、51/3)t 式中 d定位誤差，單位為 mm； t 工件的加工誤差，單位為 mm。 2.6.12.6.1 定位誤差產生的原因定位誤差產生的原因 工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而 基準不重合又分為兩種情況：一是定位基準與限位基準不重合，產生的基準位移誤差； 二是定位基準與工序基準不重合，產生的基準不重合誤差。 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大 位置變動量，稱為基準位移誤差，用 y 表示。不同的定位方式，基準位移誤差的計 算方式也不同。 如果工件內孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線 與軸的中心線位

41、置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，如圖所示，心軸和 工件內孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心 線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸 h 中附加了工件定位基準變動誤差，其變動 量即為最大配合間隙。可按下式計算： y = amax - amin = 1/2 (dmax - dmin) = 1/2（d +d） 式中 y基準位移誤差單位為 mm； dmax孔的最大直徑單位為 mm； dmin軸的最小直徑單位為 mm。 d 工件孔的最大直徑公差，單位為 mm； d圓柱心軸和圓柱定位銷的直徑公差，單位為 mm。 基準位移誤差的方向是任意的。減小定位配合間隙，即可

42、減小基準位移誤差 y 值，以提高定位精度。 加工尺寸的基準是外圓柱面的母線時，定位基準是工件圓柱孔的中心線。這種由 于工序基準與定位基準不重合所導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量， 稱為基準不重合誤差，用 b 表示。此時除定位基準位移誤差外，還有基準不重合誤 差。 綜上：定位誤差產生的原因是，定位基準與限位基準不重合及定位基準與工序基 準不重合而產生的誤差。 2.6.22.6.2 常見的定位方式中基準位移誤差常見的定位方式中基準位移誤差 1.1.用圓柱定位銷、圓柱心軸中心定位用圓柱定位銷、圓柱心軸中心定位 計算式：yxmax=d+d0+xmin（定位心軸較短） xmax 工件定位后

43、最大配合間隙 d 工件定位基準孔的直徑公差 d0 圓柱定位銷或圓柱心軸的直徑公差 xmin 定位所需最小間隙，由設計而定 注意：基準位移誤差的方向是任意的。 當工件用長定位心軸定位時，需考慮平行度要求 計算式：yxmax=（d+d+xmin）l1l2 l1 加工面長度 l2 定位孔長度 2.2.定位套定位定位套定位 計算式：yxmax=d0+d+xmin d0 定位套的孔徑公差 d 工件定位外圓的直徑公差 注意：基準位移誤差的方向是任意的。 3.3.平面支承定位平面支承定位 平面支承定位的位移誤差較容易計算，當忽略支承誤差且定位基準制作精度較高 時，工序尺寸的基準位移誤差視為零。 4.v4.v

44、 形體定心定位形體定心定位 若不計 v 形體制造誤差，僅有工件基準面的圓度誤差時，工件的定位中心會發(fā)生 偏移即 o1o2t1t2，產生基準位移誤差。 即：yo1o2= t1t2 故： 對于 90v 形體 y0.707d 2.6.32.6.3 定位誤差的合成定位誤差的合成 定位誤差是兩誤差的合成即：d=b+y 在圓柱間隙配合定位和 v 形塊中心定位中，當基準不重合誤差和位移誤差都存在 時，定位誤差的合成需判斷“” 、 “”號。 例如： v 形塊中 bd2 當 b 與 y 的變動方向相同時 dbyd2+y 當 b 與 y 的變動方向相反時 dbyd2y 2.6.42.6.4 六點定位原理六點定位原

45、理 當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。由理論力學可知，在 空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著 x、y、z 三個坐標軸的移動和繞 著這三個坐標軸轉動的自由度。 六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件 的自由度。在夾具中，用分別適當?shù)呐c工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由 度的原理，稱為六點定位原理。 2.6.52.6.5 應用定位的幾種情況應用定位的幾種情況 1.1.完全定位完全定位 工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。 2.2.部分定位部分定位 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿

46、足加工要求的條件下， 少于六個支撐點的定位稱為部分定位。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產中應用很多。 如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 3.3.過定位（重復定位）過定位（重復定位） 幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。 (1)一般情況下，應該避免使用過定位。 通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定 位件）產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。 （2）過定位亦可合理應用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位” ，但是在某些條件下，合理地 采用“過定位” ，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而

47、精度高的航空、儀表類工件 更為顯著。 工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產率的有效措施，生產中 常有應用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另 一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基 準和機床（夾具）有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的 支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便， 加工質量和效率也大為提高。 2.6.62.6.6 計算定位誤差計算定位誤差 除槽寬 16h11 由銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與 e 面的距離及槽的中心平面 與 25h7 孔軸線的垂直

48、度，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定 位誤差。 （1）加工尺寸 110.2mm 的定位誤差 采用圖 2.2（c）所示定位方案時，e 面 既是工序基準，又是定位基準，故基準不重合誤差為零。有由于 e 面與長條支承板始 終保持接觸，故基準位移誤差為零。因此，加工尺寸 110.2mm 沒有定位誤差。 （2）槽的中心平面與 25h7 孔軸線垂直度的定位誤差長銷與工件的配合去 25h7 g6，則 25g6=25-0.009 -0.025（mm） 25h7=25+0.025 0（mm） 由于定位基準與設計基準重合，故基準不重合誤差為零?；鶞饰灰普`差的分析如 圖 2.4 所示。 圖 2.4

49、 基準位移誤差分析 基準位移誤差 y=2*8tana=2*8*0.000625=0.01（mm） 由于定位誤差d=y=0.010.08/3（mm） ，故此定位方案可行。 結論：基準不重合誤差為零。 3.3. 工件的夾緊工件的夾緊 在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在 這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā) 生振動和位移，在夾具結構中必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。工件定位 后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。 3.13.1 夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成

50、。 第一部分：動力源裝置 它是產生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手動夾緊的力源來 自人力，用時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產率，目前在大批量生產中 均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾 緊裝置。 第二部分：傳力機構 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構。傳力機構的作用是：改變作用 力的方向；改變作用力的大小；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍 能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重要。 第三部分：夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 3.23.2 夾緊裝置的設計原則夾緊

51、裝置的設計原則 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度 以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則： 1.1.工件不移動原則工件不移動原則 夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 2.2.工件不變形原則工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產 生加工精度所不允許的變形。 3.3.工件不振動原則工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應 提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系 統(tǒng)的振動。 4.4.安全可靠原則安全可靠原則 夾緊

52、傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 5.5.經(jīng)濟實用原則經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下， 其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。 3.33.3 定夾緊力的基本原則定夾緊力的基本原則 設計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。 3.3.13.3.1 夾緊力的方向夾緊力的方向 夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關。 選擇時必須遵守以下準則： 1.力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。 2.力的方向應有利

53、于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 3.力的方向應是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不 同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使 夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 3.3.23.3.2 夾緊力的作用點夾緊力的作用點 夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是指在夾 緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目。夾緊力作用點的選擇是達到最 佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則： 1.力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，應盡可能使夾緊點與支承點對應， 使夾緊力作用在支承上。如夾緊

54、力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾 緊時將破壞工件的定位。 2.力的作用點應選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將 作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 3.力可的作用點應盡量靠近加工表面，以防止工件產生振動和變形，提高定位的 穩(wěn)定性和靠性。 3.3.33.3.3 夾緊力的大小夾緊力的大小 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結構尺寸，都有 著密切的關系。夾緊力的大小要適當。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件 可能發(fā)生位移而破壞定位，其結果輕則影響加工質量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安 全事故。夾緊力過

55、大會使工件變形，也會對加工質量不利。 理論上，夾緊力的大小應與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實際上， 夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構的傳遞效率等因素有關，計算是很復雜 的。因此，實際設計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。 當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛 性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應考慮重力、慣性力等）的作用情 況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后 再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力，即 fwk = kfw 式中 fwk實際所需夾緊力，單位為 n； fw 在一定條件下，由

56、靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為 n； k安全系數(shù)，粗略計算時，粗加工取 k2.53，精加工取 k1.52。 夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結構特點、工 藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的 夾緊裝置。 3.3.43.3.4 減小夾緊變形的措施減小夾緊變形的措施 有時，一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長的套筒在車床上鏜內孔和高支座 在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點。這時可以采 取以下措施減少夾緊變形。 1.均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調整刀具適當消除部分 變形量，也可以達到所要

57、求的加工精度。 ）增加輔助支承和輔助夾緊點 。 若高支座可 采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 2.分散著力點 ，用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變 著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 3.增加壓緊件接觸面積，在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地 作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。 4.利用對稱變夾具的夾緊設計，應保證形狀在加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪， 如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外， 工件能產生。 5.其它措施對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所

58、要求的精度而需 要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結式夾具。這 類夾具是將極薄的特形工件定位于一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固 結后一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。低熔點金屬的澆灌及熔解分離， 都是在生產線上進行的。 3.43.4 夾緊方案夾緊方案 根據(jù)工件夾緊的原則，除施加夾緊力外，還應在靠近加工面處增加一夾緊力，如 圖 3.1 所示，用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構 可采用鉤形壓板，使結構緊湊，操作方便。 圖2-5 加緊方案 圖 3.1 夾緊方案 3.4.13.4.1 對刀方案對刀方案 銑刀的分類 銑刀的類型很

59、多，可根據(jù)銑刀的形狀及用途分類。 1.1.按銑刀的用途分類按銑刀的用途分類 （1）加工平面用的銑刀 圓柱銑刀 用于臥式機床上加工平面，主要是用高速鋼制造。圓柱銑刀采用螺旋 形刀齒以提高切削工作的平穩(wěn)性。 端面銑刀 用于立式機床上加工平面。刀齒采用硬質合金制造，生產高。 （2）加工溝槽用的銑刀 如鍵槽銑刀、兩面刃銑刀、三面刃銑刀、立銑刀、角度 銑刀、月牙鍵槽銑刀、鋸片銑刀等。 （3）加工成形表面用的銑刀 如成形銑刀。 2.2.按銑刀齒背形狀分類按銑刀齒背形狀分類 （1）尖齒銑刀 尖齒銑刀也叫直線齒背銑刀。這種銑刀的刀齒是尖齒的，其齒背 是用角度銑刀銑出來的，所以呈直線形。 （2）產齒銑刀 產齒銑

60、刀的齒背是用產齒的方法得到的。產齒銑刀沿前刀面重磨， 重磨后銑刀的刀齒性能保持不變，因此適用于切削廓形較復雜的銑刀，如成形銑刀等。 除此之外，銑刀還可以按刀齒數(shù)目分為粗齒銑刀和細齒銑刀。在直徑相同的情況 下，粗齒銑刀的刀數(shù)較少，刀齒的強度及容屑空間較大，適于粗加工，細齒銑刀適用 于半精加工和精加工。 加工槽的銑刀需兩個方向對刀，故應采用直角對刀塊。 3.4.23.4.2 夾具體與定位鍵夾具體與定位鍵 為保證工件在工作臺上安裝穩(wěn)定，應按照夾具體的高寬比不大于 1.25 的原則確定 其寬度，并在兩端設置耳座，以便固定。 為了使夾具在機床工作臺的位置準確及保證槽的中心平面與 25h7 孔軸線垂直度